ENVI实验教程（5）实验五、遥感图像增强

不念不忘少年蓝@ 2021-12-12 09:49 1646阅读 0赞

# 实验五、遥感图像增强 #

## 一、实验目的 ##

1.  掌握空间域、辐射域、光谱域增强的原理与方法步骤；
2.  掌握波段组合的原理与方法。
3.  掌握ENVI直方图拉伸、空间卷积运算、光谱变换、波段运算和彩色合成等基本图像增强操作。

## 二、实验基本要求 ##

1.  认真阅读和掌握本实验的内容。
2.  保存与记录实验结果，并进行分析总结。
3.  实验报告中要求有清晰的步骤及相应结果（图或表等）。

## 三、实验时间和地点 ##

1.  地点：
2.  时间：

## 四、实验条件 ##

1.  硬件：PC电脑（Windows 操作系统）
2.  软件：ENVI 5.3
3.  参考资料：《ENVI遥感图像处理方法》第5章
4.  使用数据：D:\\Program Files\\Exelis\\ENVI51\\data\\ qb\_boulder\_msi  
    /…\\第5章 图像增强

## 五、实验内容 ##

1.  辐射域增强处理
2.  光谱域增强处理
3.  空间域增强处理

## 六、注意事项 ##

1、在进行空间滤波操作时，通过调整窗口大小，分析它对滤波结果的影响；  
2、在地理空间数据云中下载一景Landsat-8/OLI 鄱阳湖区域的遥感影像。尝试不同的波段组合，分析哪种组合可以更好的识别水体、植被、建筑物？  
3、无论何种增强操作，尝试思考其背后的需求和目的。

## 七、实验主要步骤 ##

1、辐射（对比度）增强  
（1）灰度级阈值分割  
（1） 打开“qb\_boulder\_msi”数据。  
（2） 在图层管理器（Layer Manager）中的“qb\_boulder\_msi”图层上右键选择New Raster Color Slices菜单。在文件选择对话框中选择图像的一个波段，单击OK按钮打开Edit Raster Color Slices面板  
![在这里插入图片描述][20190711082157107.]  
（3） 在Edit Raster Color Slices面板中，有两种方式进行灰度分割：

1.      自动分割
2.      手动输入分割区间

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
![在这里插入图片描述][20190711082306424.]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

（2）对比度拉伸  
在Toolbox中选择Stretching Data工具，选择需要拉伸的数据之后，弹出拉伸方法选择界面  
![在这里插入图片描述][20190711082325808.]  
![在这里插入图片描述][20190711082332373.]

使用工具条中的拉伸下拉菜单，在左侧图层管理器中选择需要拉伸的图层，然后下拉选择拉伸方法  
![在这里插入图片描述][20190711082339992.]  
ENVIclassic操作步骤：选择图像主窗口中的Enhance菜单—>Interactive Stretching进入交互式拉伸的界面。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
Linear(线性拉伸)  
piecewise Linear(分段线性拉伸)  
Gaussian(高斯拉伸）  
Equalization(直方图均衡化拉伸)

2、光谱域增强  
（1）多光谱波段四则运算  
**• NDVI计算工具**  
在Toolbox 中找到/Spectral/Vegetation/NDVI工具，打开设置对应传感器波段  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
• Band Math 工具  
• 一、必须符合IDL语言书写波段运算表达式  
• 二、所有输入波段必须具有相同的空间大小  
• 三、表达式中的所有变量都必须用Bn（或bn）命名  
• 四、结果波段必须与输入波段的空间大小相同  
• 五、调用IDL编写的自定义函数时  
波段运算工具可以调用IDL编写的Function，当函数为源码文件（.pro）时，必须启动ENVI+IDL才能调用；如果函数编译为了sav文件，可以将sav文件放到如下路径，重启ENVI即可调用。  
• ENVI 4.x： C:\\Program Files\\ITT\\IDL\\IDL80\\products\\envi48\\save\_add  
• ENVI Classic： C:\\Program Files\\Exelis\\ENVI51\\classic\\save\_add  
• ENVI 5.x： C:\\Program Files\\Exelis\\ENVI51\\extensions

1.  波段运算用法示例  
    (1) 启动ENVI，选择菜单File > Open，打开数据"can\_tmr.img"；  
    (2) 启动Band Math工具，路径为Toolbox/Band Ratio/Band Math；  
    (3) 在Band Math面板，在Enter an expression文本框中输入运算表达式：b1+b2+b3，点击Add to List按钮，将表达式添加到Previous Band Math Expression列表中；  
    (4) 在Band Math面板中，选中添加的"b1+b2+b3"，点击OK按钮，打开Variables to Bands Pairings对话框（如图），为运算表达式中各个变量赋图像文件或者图像波段  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
    ![在这里插入图片描述][20190711082453347.]  
    (5) 在Variables to Bands Pairings对话框中，Variables used in expression列表框中选择变量b1，单击Available Bands List中的"TM Band 1 (0.4850)"。然后用同样的方法为b2和b3指定为"TM Band 2"和"TM Band 3"；  
    (6) 单击Choose按钮，选择文件名及路径保存结果，单击OK按钮执行运算。  
    (7) 此时可以将输入和输出文件加载到视图中，然后点击工具栏 图标获取当前鼠标位置的像元值  
    ![在这里插入图片描述][2019071108250536.]

（2）光谱特征变换  
![在这里插入图片描述][20190711082514236.]  
3、图像空间滤波  
（1）卷积滤波

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
![在这里插入图片描述][20190711082530362.]  
![在这里插入图片描述][20190711082538119.]  
![在这里插入图片描述][20190711082548802.]  
（2）数学形态学滤波  
（3）纹理分析

![在这里插入图片描述][20190711082558284.]  
![在这里插入图片描述][2019071108260810.]  
八、实验具体要求  
1、选择不同拉伸方法对同一副影像进行拉伸，对比不同方法的拉伸效果。

![在这里插入图片描述][20190711082623351.]![在这里插入图片描述][2019071108261688.]  
2、请使用NDVI工具计算ENVI5自带快鸟影像（qb\_bonlder\_msi）的归一化水体指数NDWI，输出并对比NDVI与NDWI两幅影像。

![在这里插入图片描述][20190711082636773.]  
![在这里插入图片描述][2019071108264952.]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]（NDVI）

![在这里插入图片描述][20190711082719192.]  
![在这里插入图片描述][20190711082725494.]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]（NDWI）  
3、请使用波段运算工具实现，归一化植被指数计算，输出结果。

![在这里插入图片描述][20190711082750658.]  
![在这里插入图片描述][20190711082757214.]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]  
4、参照教材P115-121 5.3中操作步骤，对同一副多光谱影像（自选）进行彩色变换、ICA变换、MNF变换、PCA变换、TC变换以及彩色拉伸变换，最后对变换后的结果使用彩色合成输出并对比显示。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]![在这里插入图片描述][20190711082819458.]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 15]

（pca）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 16]  
（ICA）

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 17]

（色彩空间变换）

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 18]

去相关拉伸

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 19]

Photographic拉伸

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 20]

（饱和度拉伸）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 21]  
（mnf）

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 22]  
（tc）  
5、参照教材P106-111 5.1中操作步骤，对同一DEM数据（从世界高程数据GMTED2000中地形起伏较大的区域裁一小块）进行空间滤波、形态学滤波和纹理分析，要求每一种空间域增强方法分别选择两种滤波大小的窗口（3*3、7*7）进行处理，最后对增强后的结果输出并对比显示。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 23]

八、实验结果与讨论  
灰度分割能很好地分离地物，旦也有局限性。  
通过不同的空间域、光谱域，可以得到自己想要的信息。

[20190711082157107.]: /images/20211211/c834ba40e54f4ad0b8f2f411ba1bdf7d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211211/f626a3510a054d81af285406b204749f.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5nemlsaGM_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20211211/45fbf288e23f4e1b8d717bbf6dcf23b1.png
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